Chemisches Element · Referenzseite

14Si

Silicium

Silicium ist Element 14 (Si) in Periode 3, Gruppe 14 und im p-Block. Bei Raumtemperatur ist der Referenzzustand fest. Die Elektronenkonfiguration lautet [Ne] 3s2 3p2.

Ordnungszahl14

Standard-Atomgewicht[28.084, 28.086]

Gruppe14

Periode3

Blockp

Elektronenkonfiguration[Ne] 3s2 3p2

Elektronenstruktur

Was seine Chemie bestimmt

Die Elemente der Gruppe 14 besitzen vier Valenzelektronen. Die leichteren Vertreter zeigen ausgeprägte kovalente Bindungen, während der metallische Charakter innerhalb der Gruppe nach unten zunimmt.

Die Konfiguration [Ne] 3s2 3p2 ordnet Silicium in diese Familie ein. Materialstruktur und Oxidationsstufe bestimmen anschließend viele Eigenschaften der elementaren Form und ihrer Verbindungen.

Chemische Formen

Verbindungen, Ionen und Materialien

Bei Silicium sind Oxide, Halogenide, Hydride und weitere kovalente Verbindungen wichtig. Innerhalb der Gruppe verändert sich das Verhältnis zwischen Netzwerkstrukturen, Molekülverbindungen und metallischer Bindung deutlich.

Physikalisches Verhalten

Aggregatzustand und Phasenübergänge

Der Referenzzustand von Silicium bei Raumtemperatur ist fest. Zu den angegebenen Stoffdaten gehören Dichte: 2.329 g/cm³; Schmelzpunkt: 1 688 K (1 415 °C); Siedepunkt: 3 538 K (3 265 °C). Messwerte können von Reinheit, Druck, Kristallstruktur oder allotroper Form abhängen.

Vorkommen und Anwendungen

Wo Silicium vorkommt und wofür es verwendet wird

Silicium kommt in natürlichen Rohstoffen, Mineralen oder chemischen Verbindungen vor und wird technisch unter anderem in Bereichen wie Elektronik, Solarzellen und Spezialgläser eingesetzt.

In der Praxis

Konkrete Anwendungsbeispiele

Elektronik

Silicium wird in elektronischen Bauteilen genutzt, wenn Leitfähigkeit, Halbleitereigenschaften, Korrosionsbeständigkeit oder optisches Verhalten von Vorteil sind.

Solarzellen

Silicium wird in Photovoltaikmaterialien, Kontakten oder Halbleiterschichten eingesetzt, die Lichtenergie in elektrische Energie umwandeln.

Spezialgläser

Verbindungen von Silicium werden Spezialgläsern zugesetzt, um optische Eigenschaften, Wärmeausdehnung, Brechungsindex oder chemische Beständigkeit gezielt zu verändern.

Position im Periodensystem

Was die Nachbarelemente zeigen

Silicium steht in Periode 3, Gruppe 14 und im p-Block. Im dargestellten Ausschnitt liegen links davon Stickstoff, Aluminium; rechts davon Phosphor, Gallium. Solche Vergleiche zeigen, welche Eigenschaften sich innerhalb einer Periode oder Gruppe regelmäßig verändern und welche Besonderheiten das Element selbst besitzt.

Referenzdaten

Physikalische und atomare Eigenschaften

KlassifikationHalbmetall

Aggregatzustand bei RaumtemperaturFest

Elektronenschalen2 · 8 · 4

Dichte2.329 g/cm³

Schmelzpunkt1 688 K (1 415 °C)

Siedepunkt3 538 K (3 265 °C)

Pauling-Elektronegativität1.9

Erste Ionisierungsenergie786.5 kJ/mol

Elektronenaffinität134.1 kJ/mol

Die Werte beziehen sich, soweit anwendbar, auf das Element oder das neutrale Atom. Stoffdaten können von allotroper Form, Druck, Reinheit und Messbedingungen abhängen.

Geschichte

Entdeckung und Identifizierung

Die Entdeckung beziehungsweise Identifizierung von Silicium wird mit Jöns Jacob Berzelius verbunden. Entdeckung, Isolierung einer reinen Probe und Einordnung über die moderne Ordnungszahl erfolgten historisch nicht immer im selben Schritt.

Isotope und Atomgewicht

Wie die Isotopenzusammensetzung die Zahlen verändert

Das Standard-Atomgewicht wird als Intervall [28.084, 28.086] angegeben. Natürliche Isotopenverhältnisse können zwischen Proben leicht schwanken; eine einzelne Dezimalzahl würde diese reale Variation verdecken.

Isotope von Silicium besitzen dieselbe Protonenzahl, unterscheiden sich aber in der Zahl der Neutronen. Dadurch ändern sich Atommasse und bei radioaktiven Isotopen auch Kernstabilität und Halbwertszeit.

Sicherheit

Umgang und Exposition

Die Gefährdung durch Silicium hängt von chemischer Form, Dosis und Aufnahmeweg ab. Element, Ionen und Verbindungen können biologisch sehr unterschiedlich wirken; maßgeblich sind die Sicherheitsdaten der tatsächlich verwendeten Substanz.